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고속도로 방음벽에 타이어 폐기물을 사용하기 위한 우수 방안에 대한 연구
조회수5,327 다운로드수0 등록일2016-02-24
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글로벌리포트 정보 - 리포트 구분, 콘텐츠 구분, 출처, 원문 제목, 언어, 국가, 등록일, 발행일, 과학기술 분류, 저자, 전문가칼럼, 키워드, 첨부파일
리포트구분 산업리포트 콘텐츠구분 도로교통, 환경
출처 Colorado Department of Transportation
원문제목 Investigation of Best Options for Using Scrap Tires in Highway Noise Barriers원문보기
언어 영어 국가 미국
등록일 2016-02-24 발행일 2011-06-00
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□  개관
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미국 콜로라도 주에서 2009년에 대략 57만 개의 타이어 폐기물이 추가되어, 총 보유량은 6천 만개 이상으로 추정됨. 콜로라도 주에서 연간 450만 개의 타이어 폐기물이 만들어지고, 이들 중 대부분(90% 이상)은 재활용되는데, 상당수가 연료로 태워짐. 콜로라도 교통부(Colorado Department of Transportation, CDOT)는 이러한 타이어의 주요 발생원은 아지만, 콜로라도 주는 폐기 타이어 재고량을 줄이는 것을 포함하는 지속가능 사례를 촉진하고 증진하기 위한 목표와 정책을 개발하고 있음. 여기에는 CDOT와 콜로라도 보건환경부(Department of Public Health and Environment)가 선도기관으로 참여하고 있음. CDOT는 교통 시스템의 개발과 운영에 있어서 적극적인 환경윤리 선언을 채택하고 있음.


또 다른 한편으로, CDOT는 지역 정부 및 고속도로 인접 거주민들로부터 더 많은 교통 차음벽을 설치해달라는 요구를 받고 있음. CDOT의 전략적 연구 분야가 지속가능성 및 환경 보호에 중점을 두고 있어서, 고속도로 차음벽에 타이어를 포함시킴으로써 이 둘을 연결하는 것은 CDOT 프로젝트에 타이어 폐기물을 더 많이 사용할 수 있는 기회일 수 있음. 이를 위해, CDOT의 연구부서는 타이어 폐기물을 교통 차음벽에 사용하기 위한 새로운 방안을 평가하는 연구 프로젝트에 자금을 지원하였음.


이 연구 프로젝트는 4가지 주요 임무를 포함하고 있음:


- 임무 1: 타이어/차음벽 물질의 가능성을 연구하고 테스트 물질을 선정함
- 임무 2: 선정된 테스트 물질을 포함하는 차음벽을 설계함
- 임무 3: 이 설계를 따르는 지정된 테스트 지역에서 차음벽을 건설함
- 임무 4: 1년 동안 차음벽의 성능을 모니터링함


임무 1에 있어서, CDOT 선정위원회는 여러 재활용 타이어 물질을 평가하였고, 이 프로젝트에 대해서 적층 폐기 타이어 트레드(laminated scrap tire treads)로 만들어진 합성 철도 타이 제품(synthetic railroad tie product) – Tire-Ties - 이 선정되었음.


임무 2에 있어서, 차음벽은 콜로라도 주의 레이크우드 시(Lakewood, Colorado)에 있는 지정된 프로젝트 테스트 지역에서 설계되었음. 이 테스트 지역에는 여러 독특한 물리적 특성이 있었음. 최종 차음벽 설계는 일반적인 기둥 및 패널 방식으로 이루어졌음.


임무 3에 있어서, CDOT는 경쟁입찰방식을 통하여 지역의 업체와 시공 계약을 맺었음. 계약자는 설계 도면에 맞춰 차음벽을 설치하는 임무를 맡았음. 그 임무에는, 시공을 위한 부지 준비, 케이슨(caissons) 드릴 및 주입 작업, Type 7 충돌 방호벽 기초 주입, 강제 I 빔 수직 지지대 설치, 수직 지지대 사이에 Tire-Ties 설치, 차음벽 마감 등이 포함되었음. 마감 벽은 거의 275피트의 길이에 7.5피트의 높이였음.


임무 4에 있어서, 차음벽에 의한 소음 감소가 측정되었고, 1년 동안 차음벽 물질의 성능이 모니터링되었음.


전체적으로, 테스트 벽의 성능은 우수하였음. 사용된 물질은 효과적으로 교통소음을 차단하였고, 차음벽 뒤의 주택에 대해 상당한 소음 감소(대략 7.8 데시벨)를 제공하였음. 타이(ties)는 우수한 구조적 특성을 가지고 있음. 타이는 쉽게 표준 벽 설계에 포함되었고, 현장에서 다루는 것은 상대적으로 용이하였음. 대략 4,900개의 폐기 타이어 트레드가 벽에 사용된 타이에 쓰여졌음. 타이어 트레드는 일반적인 차음벽 재료(예를 들어, 콘크리트)보다 더 나은 흡음성을 가진 재료(즉, 고무)로 만들어졌음. 어떠한 물리적 열화나 벽의 구조적 파괴가 관찰되지 않았음. 타이어 트레드의 박리나 분리도 관찰되지 않았음. 벽은 구조적으로 안전하게 지지하였음.


프로젝트로부터 일부 제한사항도 관찰되었음. 이 프로젝트에 대한 타이는 상대적으로 고가였는데, 왜냐하면 폭넓게 가용한 제품으로 개발된 것이 아니었기 때문임. 또한, 타이는 그 지역에서 생산되지 않았어서 운반 비용이 소요되었음. 따라서, 타이는 표준 벽 물질과 비교할 때 경쟁력이 없었음. 대략 2,062 평방피트의 벽을 건설하는 비용은 대략 215,000달러였음. 타이 기둥 간의 이음매는 실링 처리가 되어야 함. 마감재는 고무에 잘 부착하는 것처럼 보였으나, 한번의 도포로는 타이어를 충분히 덮지 못했고 여러번의 코팅 작업이 제안되었음. 타이와 수직 지지대로 사용된 강재는 녹슬 가능성이 있었음. 1년 뒤에서는 녹스는 정도가 미약한 수준이었지만, 고려되어야 할 부분임. 강재가 녹스는 것을 줄이기 위한 특수 처리는 이 연구에서 포함되지 않았음. 멀리서 봤을 때, 벽의 세부사항은 잘 보이지 않았지만, 가까이서 봤을 때 타이는 다른 차음벽 물질보다 미관이 좋지 않았음.


요약하자면, 테스트 벽은 성공적이었고, 소음 감소를 필요로 하는 CDOT의 프로젝트에 대한 고려대상으로 제안됨. 이 프로젝트 벽의 재료와 설계를 CDOT의 승인된 제품 목록(Approved Product List)에 포함하는 것을 고려할 필요가 있음. 일단 승인이 되면, 설계 및 물질은 건설 프로젝트에서 사용될 수 있도록 가용해질 것임. 미래에 타이어 타이가 비용 대비 더 효과적이게 되면, 이러한 타입의 차음벽은 재활용 물질의 사용과 환경적 지속가능성이 중요한 건서 프로젝트에서 대안으로 사용될 수 있을 것임.
 

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□ 소개 
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재활용은 고형 폐기물의 부피를 줄이고 천연자원의 사용을 줄이는 방법으로써 지속가능성의 중요한 요소임. CDOT는 그 프로젝트에서 재활용 물질에 대한 기회를 탐색해왔음. 이는 여러 중요한 정부 조치에 의해 유발되었음:

- 콜로라도의 전 주지사인 Ritter는 행정명령 – D0011 07, D0012 07, D2010-006을 통해 주 정부기관으로 하여금 재활용 프로그램을 개발하도록 하였음.
- 미국 환경보호청은 국가 전체적으로 고형 폐기물의 35%를 재활용하는 목표를 설정하였음.
- CDOT는 증가하는 수요를 맞추기 위해 비용 대비 더 효과적인 도로교통 차음벽의 설치를 위한 방법을 찾는 목표를 정하였음.

게다가, 환경보호청은 CDOT가 특히 관심을 가지고 있는 5개의 국가적 목표를 설정하였음:

- 석탄 연소 부산물, 슬래그, 주조사(foundry sand) 등을 포함하는 산업 폐기물의 감소 및 재활용 – 이들 중 일부는 CDOT 고속도로 프로젝트에서 도로 재료로 사용되었음.
- 건설 및 파쇄 물질의 최소화 및 재사용
- 최우선 화학물질의 수량을 감소
- 매립지로 보내지는 전기 및 전자제품 폐기물 감소
- 재활용 타이어 사용

이 중에서 2가지는 이 연구와 특히 관련이 있는데, 타이어 폐기물 재활용과 비용 대비 효과적인 차음벽 설치가 바로 그것임.
 
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□ 제안사항 
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Tire-Ties로 만들어진 테스트 차음벽은 성능을 잘 발휘하였고, 소음 감소를 필요로 하는 다른 CDOT 프로젝트에 대한 고려를 제안함. 차음벽 물질로써 Tire-Ties는 여러 긍정적인 측면을 가지고 있음:

- 이 물질은 교통 소음을 효과적으로 막기에 충분함.
- Tire-Ties는 상당한 내부 강도를 가지고 있고, 벽에서 구조적 부재로 사용될 수 있음.
- Tire-Ties는 상당한 수의 타이어 폐기물을 사용함 – 8.5 피트 타이 당 대략 23개의 타이어 트레드
- 벽면은 흡음물질임.
- 다양한 높이의 벽을 만들기가 상대적으로 용이함.
- 벽은 시공하기에 상대적으로 용이하며 신속함.
- 벽 높이는 초기 설치 후에도 상대적으로 쉽고 신속하게 변화될 수 있음.
- 벽은 다른 위치에서 상대적으로 쉽게 해체되고 재활용될 수 있음.
- 제조업체에 의하면, 타이 길이는 25피트까지 이를 수 있음.

이러한 장점에도 불구하고, Tire-Ties 벽의 일부 측면은 주의를 요함:

- 이 물질은 상대적으로 무거워서 전체 중량이 문제가 될 때에는 적합하지 않을 수 있음.
- 타이 기둥 간의 이음매를 실링하는 것은 필요함.
- 전반적인 시각적 미관에 대한 대중의 반응은 예측이 불가능하고, 선호되지 않을 수 있음.
- 최종 벽 마감 명세에 주의를 기울여야 함.
- Tire-Ties의 공급자는 하나만 있음.
- 이 프로젝트에서 Tire-Ties는 상대적으로 고가여서 저비용의 대안은 아니었음. 다른 물질에 대해 비용의 이점을 가지기 위해서는 가격이 떨어져야 할 것임.
- Tire-Ties는 고무로 만들어져 있어서, 화재의 가능성이 고려되어야 함.

따라서, Tire-Ties와 관련 프로젝트의 벽 설계는 프로젝트에 사용되기 위해서 CDOT에 의한 사전 승인 대상으로 고려되어야 함. 재활용 물질의 사용 또는 전체적인 지속가능성은 건설 프로젝트의 중요한 목표일 때, 이는 CDOT에 대안을 제공할 것임.
 
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□ 실행 계획 
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이 프로젝트에 대한 제안사항을 실행하기 위해서 여러 단계가 제안됨. 연구부서의 직원들은 지속적으로 차음벽의 성능을 모니터링하고, 타이어-타이 물질/설계 및 다른 유사한 형태의 차음벽에 대한 생애주기 비용 분석을 수행하도록 해야 할 것임. CDOT의 승인 제품 목록에 포함하기 위해 지원하는 것은 제품의 제조사에 달려있음. Tire-Ties의 비용과 가용성은 연구부서 직원이 주기적으로 업데이트해야 함. 타이어 폐기물에 근거한 신물질이 개발되고 있고, 연구부서 직원들은 잠재적 차음벽의 혁신에 주의를 기울여야 함. 
 
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